Vorkommen von Virulenzgenen

Die im Jahr 2008 gewonnen 47 Isolate entstammten sieben unterschiedlichen Proben aus drei Tierarten (Ziege, Schaf, Kaninchen). Ein Isolat wurde als E. coli O157 identifiziert, die anderen 46 Isolate waren nicht typisierbar. Alle 40 Ziegenisolate aus Park 107 trugen die Virulenzgene stx1 und stx2. Die sechs nicht typisierbaren Schafisolate wiesen die Virulenzgene stx2 und hlyA auf. Das Kaninchenisolat der Serogruppe O157 beherbergte sogar alle vier getesteten Virulenzgene stx1, stx2, eae und hlyA. In einer Studie von GARCIA u. FOX (2003), in der ebenfalls Kaninchen auf STEC untersucht wurden, konnten keine Gene für stx2 oder Varianten davon nachgewiesen werden. Allerdings trugen sieben der in der Studie untersuchten Kaninchen Isolate mit den Virulenzgenen stx1 und eae sowie ein Tier ein Intimin-positives Isolat. Da das in vorliegender Studie gewonnene Kaninchenisolat alle vier Gene trägt, welche maßgeblich für die Virulenz humanpathogener Isolate verantwortlich sind, ist davon auszugehen, dass ein potentielles Risiko der Übertragung auf Besucher oder auf im Gehege lebende Wiederkäuer durch Kaninchen vorhanden ist.

Betrachtet man die Genvariationen der aus Ziege und Schaf gewonnen Isolate, so konnten in einer ähnlichen Untersuchung, im Gegensatz zu dieser Arbeit, nur in einem von 70 untersuchten Ziegenisolaten stx1 in Kombination mit stx2 nachgewiesen werden (ZSCHOCK et al. 2000). In der angesprochenen Studie waren jedoch 67 Isolate positiv für stx1 und hlyA und ein Isolat für stx1, eae und hlyA. Auch in den Schafisolaten unterscheidet sich das 2008 am häufigsten gefundene Virulenzgenmuster von dem ZSCHOCKS et al (2000). In vorliegender Studie trugen die sechs Isolate die Virulenzgene stx2 und hlyA, während ZSCHOCK et al. (2000) stx1 und hlyA als häufigste Virulenzgenkombination dokumentierten. Andere Untersuchungen hingegen zeigen, dass 50,4% der untersuchten Ziegen- und Schafisolate stx1-positiv und 47,8% stx1- sowie stx2-positiv waren. Das Gen für hlyA war in 58,7% der Isolate nachweisbar, eae jedoch nur in 3,7% (ORDEN et al. 2003).

Die in dieser Arbeit ermittelten Virulenzgenkombinationen von stx1, stx2 und hlyA bei Ziegen sowie stx2 und hlyA bei Schafen wurden in anderen Studien so bisher nicht beschrieben (ORDEN et al. 2003; ZSCHOCK et al. 2000).

Betrachtet man die Genotypvarianzen der in der vorliegenden Studie isolierten E. coli aus dem Jahr 2009, so konnte Intimin in 69% der Parks als häufigstes Virulenzgen in deutschen Streichelgehegen detektiert werden. Stx1 alleine wurde in 65% der Zoos und stx1 in Kombination mit stx2 in 47% der Zoos detektiert. Wertet man das Vorkommen der Virulenzgene auf Probenebene aus, so sind 37,5% der Proben stx1-positiv und jeweils 23% stx1-positiv für das eae-Gen alleine sowie für die Kombination aus stx1 und stx2. In den Untersuchungen von ZSCHOCK et al. (2000) in hessischen Rinder-, Ziegen- und Schafherden konnten in 53,6% der beprobten Betriebe Shigatoxine nachgewiesen werden. Von den untersuchten Schafproben trug jedoch nur eines der neun STEC-Isolate das alleinige Gen für Stx1. Die Kombination des stx1 Gen und dem Gen für Enterohämolysin A trat bei fünf Isolaten auf. Auch in 96%

der Ziegenproben konnte diese Kombination detektiert werden. Dagegen trug nur ein Ziegenisolat das Gen für stx1 und stx2.

Kürzlich wurde das Vorkommen u.a. von STEC auf sieben Stadtbauernhöfen und einem Abenteuerspielplatz in Bayern und Baden-Württemberg untersucht (SCHILLING et al. 2012). Auf allen acht Höfen und Spielplätzen konnten

shigatoxinbildende E. coli nachgewiesen werden. Die Schafproben waren zu 100%

(20/20), die untersuchten Ziegenproben zu 89,3% (25/28) STEC-positiv. Die Kombination von stx1 und stx2 Genen konnten SCHILLING et al. (2012) in rund zwei Dritteln (63,2%) der Isolate nachweisen, während stx1 allein in 34,4% und stx2 allein nur in 2,4% der Isolate auftraten. Hämolysin A konnte, häufiger als in anderen Studien, in 73,6% der Isolate detektiert werden. Des Öfteren war hlyA mit Shigatoxingenen vergesellschaftet (35/48), wohingegen das Intimingen nur in zwei Proben (4,2%) nachgewiesen werden konnte (SCHILLING et al. 2012).

Das Vorkommen der einzelnen Virulenzgenkombinationen in vorliegender Arbeit unterscheidet sich somit deutlich von vorangegangenen Studien (SCHILLING et al.

2012; ZSCHOCK et al. 2000). Allerdings differieren sowohl die Methoden von SCHILLING et al. (2012) als auch von ZSCHOK et al. (2000) insofern, als dass in beiden Arbeiten keine Voranreicherung und keine IMS durchgeführt wurden.

Entweder wurden Colony-Hybridisierungen direkt von McConkey-Agarplatten angefertigt und die positiven Isolate nachfolgend einer PCR-gestützten Kontrolle unterzogen oder die Proben wurden auf Gassner-Agar kultiviert und Lactose-positive Isolate mittels PCR auf Virulenzgene hin untersucht (SCHILLING et al. 2012;

ZSCHOCK et al. 2000). Durch die hier angewandte IMS wurden zwar einerseits ausgewählte Serogruppen angereichert und somit auch häufiger detektiert, andererseits waren, v.a. aufgrund der nachfolgenden Colony-Hybridisierung, mehrere Passageschritte nötig, was zu einem eventuellen Verlust der phagenvermittelten Shigatoxine geführt haben könnte. Auch BEUTIN et al. (1993) untersuchten unter anderem das Auftreten unterschiedlicher Virulenzgene in einigen Haustierarten und konnte aus Ziegenproben v.a. E. coli Isolate isolieren, die stx1 und stx2 positiv waren. Allein stx1 positive E. coli konnten in Ziegenkotproben am seltensten nachgewiesen werden. Auch in den Schafproben wurden primär E. coli mit der Kombination von stx1 und stx2 detektiert, das Vorhandensein von Intimin wurde allerdings nicht untersucht (BEUTIN et al., 1993). Im Gegensatz dazu konnte in den eigenen Untersuchungen Intimin als häufigstes Virulenzgen bei den isolierten E. coli nachgewiesen werden. Wie in anderen Studien (BEUTIN et al. 1993;

BOTTELDORN et al. 2003) beschrieben, wurde auch in den eigenen

Untersuchungen in Schweinekotproben kein E. coli mit einer Kombination der Shigatoxine nachgewiesen. BOTTELDOORN et al. (2003) isolierten vom Schwein am häufigsten E. coli mit stx2 Gen oder mit der Genvariante stx2e, welche für die Ödemkrankheit der Ferkel verantwortlich ist (ROLLE u. MAYR 2002). Isolate, die ausschließlich dieses Gen tragen, sind für den Menschen i.d.R. apathogen, da sie nicht in der Lage sind den menschlichen Verdauungstrakt zu besiedeln (BOTTELDOORN et al. 2003). In der eigenen Studie wurden nur wenige stx2-positive E. coli aus Schweinekotproben isoliert. Obwohl in den meisten EHEC-Fällen, die mit HUS und blutiger Diarrhö einhergehen, stx2 nachgewiesen werden kann (CAPRIOLI et al. 2005), sind die hier gewonnenen Schweineisolate als nicht humanpathogen anzusehen, da humanpathogene EHEC zusätzlich zu den Shigatoxingenen i.d.R. noch weitere Virulenzgene wie z.B. Intimin- und/oder Hämolysingene tragen (CAPRIOLI et al. 2005).

Auch wenn sich das in dieser Studie nachgewiesene Muster des Virulenzgenvorkommens sowohl in Ziegen als auch in Schafen und Schweinen von denen anderer Publikationen (BEUTIN et al. 1993; BOTTELDOORN et al. 2003;

SCHILLING et al. 2012) unterscheidet, unterstreicht die vorliegende Arbeit, dass sowohl in kleinen Wiederkäuern als auch anderen Streicheltieren deutscher Streichelzoos STEC in großer Anzahl nachgewiesen werden kann. Da die Isolate teilweise zusätzlich zu den Shigatoxinen weitere Virulenzgene tragen, ist ein potentielles Infektionsrisiko für die Besucher somit nicht völlig von der Hand zu weisen.